Integrierter Antriebsstrang und digitale Zustandsüberwachung für Schienenfahrzeugflotten

Die ZF Friedrichshafen AG arbeitet mit Betreibern des Personen- und Güterverkehrs sowie Schienenfahrzeugherstellern zusammen, um integrierte mechanische Antriebssysteme und digitale Zustandsüberwachung zu implementieren. Dieser kooperative Ansatz zielt auf Nah-, Fern- und Hochgeschwindigkeitsnetze ab, um Lebenszykluswartung zu optimieren, Energieeffizienz zu steigern und die Betriebsverfügbarkeit zu erhöhen.

Betriebliche Herausforderungen und Kooperationsarchitektur
Bahnbetreiber stehen vor hohen mechanischen Belastungen, variierenden klimatischen Bedingungen und strengen Verfügbarkeitszielen auf unterschiedlichen Streckenprofilen. Hochgeschwindigkeitsverkehre im Bereich von 250 bis 450 km/h setzen mechanische Getriebekomponenten extremen Dauerbelastungen aus, während regionale Netze einen geringeren Kraftstoffverbrauch und verlängerte Wartungsintervalle erfordern.

Die Bewältigung dieser mechanischen und digitalen Anforderungen erfordert eine lückenlose Systemintegration über den gesamten Lebenszyklus. Fahrzeughersteller konzipieren die Schnittstellen von Drehgestell und Antriebsstrang, während Bahnbetreiber Betriebsdaten, Streckenprofile und Validierungswerte aus dem Realbetrieb bereitstellen. ZF integriert mechanische Getriebe, Dämpfersysteme und IoT-Sensoren in funktionale Baugruppen, die auf die Infrastruktur der Betreiber abgestimmt sind.

Technische Integration und Funktionsmechanismen
Die mechanische Grundlage bilden anwendungsspezifische Getriebe, darunter schrägverzahnte Einheiten für Hochgeschwindigkeitszüge bis 450 km/h, modulare Getriebe für Nahverkehrszüge und einstufige Stirnradgetriebe für anspruchsvolle Geländeprofile und hohe Temperaturschwankungen. Für Fahrstabilität und Spurführung sorgen Primärdämpfer, Schlingerdämpfer und mechanische Lenker im Drehgestell.

Die Datenintegration erfolgt über die Zustandsüberwachungsplattform connect@rail. Das System nutzt drahtlose Sensorknoten, die Beschleunigungs-, Schwingungs- und Temperaturprofile an Radsätzen, Getrieben und Fahrwegen erfassen. Die Messwerte fließen in zentrale Diagnosealgorithmen ein, wodurch technische Teams mechanische Verschleißmuster vor einem Bauteilversagen erkennen.

Für dieselbetriebene Triebzüge ermöglicht die Umrüstung auf Lastschaltgetriebe den Ersatz hydrodynamischer Systeme. Durch die mechanische Kraftübertragung entfallen hydraulische Reibungsverluste, was den Dieselverbrauch je nach Einsatzprofil um bis zu 20 Prozent senkt.

Implementierung und technische Wirkung
Die Systeme werden in direkter Kooperation mit Verkehrsbetrieben eingesetzt. Praxisanwendungen umfassen Hochgeschwindigkeitsstrecken in China mit über 14.000 Getriebeeinheiten im Planbetrieb sowie regionale Schienennetze in Indien.

Zur Flottenmodernisierung übernimmt ZF Aftermarket die Umrüstung direkt in den Betriebswerken der Betreiber. Techniker passen mechanische Aufhängungen an, kalibrieren elektronische Steuergeräte und binden Telemetriedaten in bestehende Leitsysteme ein. Im straßengebundenen öffentlichen Personennahverkehr ergänzen elektrische Zentralantriebe mit bis zu 380 kW Dauerleistung und integrierte Telemetrielösungen das Antriebsportfolio.

Die technischen Lösungen werden auf der Fachmesse InnoTrans in Berlin (22. bis 25. September 2026) mit Schwerpunkt auf vorausschauender Instandhaltung und mechanischer Antriebseffizienz vorgestellt.

Redigiert von Evgeny Churilov, Induportals Media – Adaptiert durch KI.

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